制藥設備雙水相萃取技術(shù)提取抗生素

雙水相萃取的基本原理

????雙水相體系(aqueous tvo-phase system ?ATPS)是一種或幾種物質(zhì)在水中以一定濃度混合，在一定條件下形成互不相溶的兩相水溶液體系。雙水相萃取(ATPE)原理與常見的水有機溶劑萃取法相似，都是依據(jù)物質(zhì)在兩相間的選擇性分配。當物質(zhì)進入雙水相體系后，由于界面張力、疏水作用以及各種力的存在，使目標提取物在兩相中不平衡分配，通過調(diào)節(jié)各影響因素，如成相鹽的種類與濃度、中性鹽的種類與濃度、聲值、溫度等，來提高目標產(chǎn)物的選擇性，達到向單相富集的目的。

????常規(guī)的雙水相體系包括聚合物一聚合物水體系以及聚合物無機鹽冰體系。近年來國內(nèi)外研究人員相繼開發(fā)了一系列新的雙水相體系，主要包括離子液體-無機鹽水體系、有機小分子無機鹽水體系以及表面活性劑雙水相體系。由于ATPS中組分性質(zhì)的多樣性，到目前為止還未有一套完整統(tǒng)一的理論來解釋不同體系的成相原理。

????聚合物果合物水雙水相體系的形成主要是由于高聚物之間的不相溶性即高聚物分子的空間阻礙作用，相互無法滲透，不能形成均相，從而具有分離傾向，在一定條件下即可分為兩相。一般認為，只要兩聚合物水溶液的憎水程度有所差異，混合時就可發(fā)生相分離，且憎水程度相差越大，相分離的傾向也就越大[z}a

????聚合物無機鹽水雙水相體系的形成普遍認為是鹽析作用的結(jié)果。對于聚合物溶液來說，加入少量電解質(zhì)并不會影響其穩(wěn)定性，至等電點也不會發(fā)生聚沉，只有加入更多的電解質(zhì)才會使其聚沉，這一現(xiàn)象稱為鹽析。發(fā)生鹽析作用的主要原因是去水化作用，當聚合物溶液中加入中性鹽，中性鹽對水分子的親和能力大于聚合物，破壞了聚合物表面的水化層直至其減弱或消失。有些聚合物分子帶電，少量電解質(zhì)的加入可以引起動電電勢(勺的降低，但并不能使它失去穩(wěn)定性，這時聚合物分子仍是高度水化的，只有加入更多的鹽才會出現(xiàn)鹽析現(xiàn)象。成相鹽由于陰陽離子水化能力以及電荷的不同，鹽析能力也有差異。

????離子液體無機鹽冰雙水相這一概念是有由Gu tow sk i等[3]提出的。該體系的形成實質(zhì)上與聚合物無機鹽冰體系相近，是離子液體與無機鹽爭奪水分子的過程，離子液體的水化能力與成相鹽的鹽析能力決定分相能力，離子液體的水化能力越差，成相鹽的鹽析能力越強則分相能力越強，反之越弱。

????表面活性劑雙水相體系既包括非離子型表面活性劑組成的ATPS,也包括離子型表面活性劑組成的AT PS。表面活性劑混合溶液分相主要是由于表面活性劑濃度超過臨界膠團濃度(critical m icelleconcentration ?QVI C)后表面活性劑分子會自組織成球狀、棒狀、層狀等多種形態(tài)的膠團。目前有兩種模型描述這種現(xiàn)象:相分離模型和多級平衡模型。前者將膠團假設為一個宏觀的相與水相平衡，后者將表面活性劑溶液當作一個大小不一的膠團與單體分子平衡共存的系統(tǒng)。

有機小分子無機鹽水雙水相體系的研究國內(nèi)外才剛剛起步，常用的有機小分子為乙醇、正丙醇、異丙醇、丙醇等親水性有機小分子。一般認為該體系的形成是有機溶劑與成相鹽競爭水分子形成締合物的結(jié)果。

雙水相提取抗生素的技術(shù)優(yōu)勢

????雙水相萃取技術(shù)之所以能夠成為抗生素提取工程中的研究熱點，主要是由于該技術(shù)表現(xiàn)出了以下優(yōu)勢:(1)雙水相萃取技術(shù)能夠從發(fā)酵液中直接提取抗生素，避免了發(fā)酵液的過濾處理和酸化操作，簡化了工藝流程;(2)兩相界面張力小(10'一10一 4 mN' m一 ' ),有助于強化相際間傳質(zhì);( 3)體系所需設備簡單，可以利用原有有機溶劑萃取生產(chǎn)中使用的混合、離心與分離設備，此外可運用現(xiàn)有萃取原理按比例放大試驗參數(shù)，非常適用于工業(yè)生產(chǎn)，國外已實現(xiàn)了計算機控制的連續(xù)化生產(chǎn);( 4)安全、無毒，不存在有機溶劑殘留的問題;( 5)操作條件溫和，整個操作在常溫常壓下進行，能夠保持抗生素分子的活性，特別是聚合物雙水相體系，對抗生素活性還具有一定的保護作用;( 6)能夠運用反應萃取藕合技術(shù)，將抗生素制備與產(chǎn)物提取過程在雙水相體系中同時進行，這可以有效解決產(chǎn)物積聚導致產(chǎn)率降低的問題，簡化工藝流程。

????制藥設備雙水相技術(shù)在提高產(chǎn)品質(zhì)量的同時，降低生產(chǎn)成本，減少環(huán)境污染，開發(fā)出安全、無毒、高效、具有市場競爭力的新型抗生素提取技術(shù)，在實際生產(chǎn)中發(fā)揮出了重要作用。

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